DE102008024569A1 - exhaust gas cooler - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler, der ein Gehäuse (15) mit einem Bypasskanal (16) und einem Kühlbereich (17) aufweist, in dem ein Abgaskühlkanal (18) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (15) ein Stellelement (23) zur Steuerung des Abgasstromes entweder durch den Bypasskanal (16) oder durch den Kühlbereich (17) aufweist und wobei das Gehäuse (15) einen Abgaseintrittsbereich (21) und einen Abgasaustrittsbereich (22) aufweist.
Um die Kühlleistung des Abgaskühlers zu erhöhen, ist vorteilhaft vorgesehen, den Abgasstrom durch den Kühlbereich mehrmals umzulenken, wobei der Abgaskühlkanal (18) einen Eintrittskühlkanal (25), zumindest einen sich daran anschließenden Umlenkkanal (26) und einen sich an den Umlenkkanal (26) anschließenden Austrittskühlkanal (27) aufweist, wobei der Abgasstrom in dem Umlenkkanal (26) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Eintrittskühlkanals (25) und des Austrittskühlkanals (27) strömt und wobei der Bypasskanal (16) von einem Umlenkbereich (29) des Umlenkkanals (26) getrennt ist.The invention relates to an exhaust gas cooler, which has a housing (15) with a bypass channel (16) and a cooling area (17) in which an exhaust gas cooling channel (18) is arranged, wherein the housing (15) has an actuating element (23) for controlling the Exhaust gas flow either through the bypass channel (16) or through the cooling region (17) and wherein the housing (15) has an exhaust gas inlet region (21) and an exhaust gas outlet region (22).
In order to increase the cooling capacity of the exhaust gas cooler, it is advantageously provided to divert the exhaust gas flow through the cooling area several times, wherein the exhaust gas cooling channel (18) has an inlet cooling channel (25), at least one adjoining deflection channel (26) and a deflection channel (26). adjoining exit cooling channel (27), wherein the exhaust gas flow in the deflection channel (26) opposite to the flow direction of the inlet cooling channel (25) and the outlet cooling channel (27) and wherein the bypass channel (16) of a deflection region (29) of the deflection channel (26) separated is.
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler, der ein Gehäuse mit einem Bypasskanal und mit einem Kühlbereich aufweist, in dem ein Abgaskühlkanal angeordnet ist, wobei das Gehäuse zumindest ein Stellelement zur Steuerung des Abgasstromes entweder durch den Bypasskanal oder durch den Kühlbereich aufweist, und wobei das Gehäuse einen Abgaseintrittsbereich und einen Abgasaustrittsbereich aufweist.The Invention relates to an exhaust gas cooler, the one housing having a bypass channel and with a cooling area in which an exhaust gas cooling passage is arranged, wherein the housing at least one actuator for controlling the exhaust gas flow either by has the bypass channel or through the cooling area, and the case having an exhaust gas inlet region and an exhaust gas outlet region.
Derartige Abgaskühler finden zum Beispiel ihren Einsatz in Abgasrückführsystemen von Verbrennungsmotoren. Die gekühlte Abgasrückführung senkt insbesondere den Ausstoß von Stickoxiden, indem diese die Verbrennungstemperatur in den Zylindern, beispielsweise von Dieselmotoren verringert. Hierzu wird eine durch ein Abgasrückführventil geregelte Abgasmenge nach dem Verbrennungsvorgang durch den Abgaskühler geleitet. Anschließend wird das Abgas der für den Verbrennungsvorgang benötigten Frischluft zugeführt. Der Zusatz von Abgas zur Frischluft senkt die Sauerstoffkonzentration in den Zylindern und damit die Verbrennungstemperatur. Die Kühlung der Abgase verstärkt diesen Effekt.such exhaust gas cooler For example, they are used in exhaust gas recirculation systems of internal combustion engines. The cooled Exhaust gas recirculation lowers in particular the output of Nitrogen oxides by reducing the combustion temperature in the cylinders, For example, reduced by diesel engines. For this purpose, a through an exhaust gas recirculation valve Regulated exhaust gas passed after the combustion process through the exhaust gas cooler. Subsequently the exhaust gas is the for needed the combustion process Fresh air supplied. The addition of exhaust gas to the fresh air lowers the oxygen concentration in the cylinders and thus the combustion temperature. The cooling of the Exhaust gases amplified this effect.
Wenn keine Kühlung der Abgase erwünscht ist, wie zum Beispiel bei einem Start- bzw. Kaltstart des Verbrennungsmotors, wird das Abgas an dem Kühlbereich bzw. dem Abgaskühlkanal vorbeigeleitet, indem das Stellelement den Bypasskanal freigibt.If no cooling the exhaust gas is desired, such as during a start or cold start of the internal combustion engine, the exhaust gas is at the cooling area or the exhaust gas cooling channel passed by the actuator releases the bypass channel.
Bekannte Abgaskühler bzw. Abgasrückführkühler sind z. B. in der I-Bauweise und beispielsweise in der U-Bauweise ausgeführt, und weisen lediglich eine begrenzte Kühlleistung auf.Known exhaust gas cooler or exhaust gas recirculation cooler are z. B. executed in the I-type and, for example, in the U-type, and have only a limited cooling capacity.
Bei der I-Bauweise ist der Eintrittsbereich an einer Stirnseite des Abgaskühlers angeordnet, wobei in Axialrichtung gesehen an einer zur Eintrittsstirnseite gegenüberliegenden Austrittsstirnseite der Austrittsbereich angeordnet ist. Der Bypasskanal verläuft in Axialrichtung über seine gesamte Längserstreckung parallel zum Kühlbereich bzw. zum Abgaskühlkanal. Der Kühlbereich bzw. der Abgaskühlkanal verläuft axial von der Eintrittseite zur Austrittseite.at the I-construction is the entrance area at one end of the exhaust gas cooler arranged, as seen in the axial direction at one to the inlet end face opposite Exit end face of the exit region is arranged. The bypass channel runs in Axial direction over its entire longitudinal extent parallel to the cooling area or to the exhaust gas cooling channel. The cooling area or the exhaust gas cooling channel extends axially from the inlet side to the outlet side.
Bei der U-Bauweise dagegen ist der Bypasskanal im Wesentlichen senkrecht zum Kühlbereich bzw. zum Abgaskühlkanal angeordnet, wobei der Abgaskühlkanal bzw. der Abgasstrom einen U-förmigen Verlauf innerhalb des Gehäuses bzw. des Kühlbereiches aufweist.at the U-construction, however, the bypass channel is substantially perpendicular to the cooling area or to the exhaust gas cooling channel arranged, wherein the exhaust gas cooling passage or the exhaust stream a U-shaped course inside the case or the cooling area having.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Abgaskühler, insbesondere einen Abgaskühler zur Kühlung rückgeführter Abgase anzugeben, bei dem die Kühlleistung mit einfachen Mitteln erheblich verbessert ist.Of the Invention is the object of an exhaust gas cooler, in particular an exhaust gas cooler for cooling recirculated exhaust gases indicate at which the cooling capacity is considerably improved with simple means.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Abgaskühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Abgaskühlkanal einen Eintrittskühlkanal, zumindest einen sich an den Eintrittskühlkanal anschließenden Umlenkkanal und einen sich an den Umlenkkanal anschließenden Austrittskühlkanal aufweist, wobei der Abgasstrom in dem Umlenkkanal jeweils entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Abgase zum einen in dem Eintrittskühlkanal und zum anderen in dem Austrittskühlkanal strömt, und wobei der Bypasskanal von einem Umlenkbereich des Umlenkkanals mittels Trennmitteln getrennt ist.According to the invention Task by an exhaust gas cooler solved with the features of claim 1, wherein the exhaust gas cooling passage an inlet cooling channel, at least one subsequent to the inlet cooling channel deflection channel and an outlet cooling channel adjoining the deflection channel wherein the exhaust gas flow in the deflection channel in each case opposite to the flow direction the exhaust gases on the one hand in the inlet cooling channel and the other in the outlet cooling channel flows, and wherein the bypass channel of a deflection of the Umlenkkanals means Separating agents is separated.
Vorteilhaft wird somit ein Abgaskühler zur Verfügung gestellt, bei welchem die Kühlleistung erhöht ist, da der Abgasstrom mehrmals, insbesondere mehr als zweimal, vorzugsweise viermal durch den Kühlbereich des Gehäuses geleitet wird, wenn der Bypasskanal über das Stellelement geschlossen ist. Im Sinn der Erfindung ist ein Abgaskühlkanal die Strecke der Abgase durch den Kühlbereich.Advantageous thus becomes an exhaust gas cooler to disposal where the cooling capacity elevated is, since the exhaust gas flow several times, in particular more than twice, preferably four times through the cooling area of the housing is passed when the bypass channel closed via the actuator is. In the meaning of the invention, an exhaust gas cooling passage is the route of the exhaust gases through the cooling area.
Der Abgasstrom tritt über den Abgaseintrittsbereich in den Eintrittskühlkanal ein, und strömt in Richtung zu einer geschlossenen Endseite des Abgaskühlers. An der Endseite wird der Abgasstrom in Richtung zum Umlenkkanal bzw. in Richtung zu einem ersten Abschnitt des Umlenkkanals geleitet, in welchem der Abgasstrom entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in dem Eintrittskühlkanal in Richtung zum Umlenkbereich strömt. Endseitig wird der Abgasstrom bevorzugt in einer Hochrichtung des Abgaskühlers umgeleitet. Im Umlenkbereich wird der aus dem ersten Abschnitt des Umlenkkanals hier einströmende Abgasstrom in einer Querrichtung des Abgaskühlers gesehen in Richtung zu einem zweiten Abschnitt des Umlenkkanals umgelenkt. In dem zweiten Abschnitt des Kühlkanals strömen die Abgase in gleicher Weise wie in dem Eintrittskühlkanal in Richtung zur geschlossenen Endseite, und werden hier in Hochrichtung gesehen zum Austrittskühlkanal umgelenkt. In dem Austrittskühlkanal strömen die Abgase entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Abgase in dem zweiten Abschnitt in Richtung zum Austrittsbereich, und treten hier gekühlt aus dem Abgaskühler aus.Of the Exhaust gas flow occurs the exhaust gas inlet region in the inlet cooling channel, and flows in the direction to a closed end side of the exhaust gas cooler. At the end will be the exhaust gas flow in the direction of the deflection channel or in the direction of a passed first portion of the deflection channel, in which the exhaust gas flow opposite to the flow direction in the inlet cooling channel flows in the direction of the deflection region. End is the exhaust gas flow preferably diverted in a high direction of the exhaust gas cooler. In the deflection area is the exhaust gas stream flowing in from the first section of the deflection channel here in a transverse direction of the exhaust gas cooler seen towards a second section of the deflection channel diverted. In the second section of the cooling channel flow Exhaust gases in the same manner as in the inlet cooling channel towards the closed End side, and are seen here in the vertical direction deflected to the exit cooling channel. In the exit cooling channel stream the exhaust gases opposite to the flow direction of the exhaust gases in the second section towards the exit area, and connect cooled here from the exhaust gas cooler out.
Insofern wird der zu kühlende Abgasstrom demnach zumindest viermal durch den Kühlbereich des Gehäuses geleitet, wodurch die Kühlleistung des Abgaskühlers, bzw. des Abgaskühlers zum Kühlen rückgeführter Abgase erheblich gesteigert wird. Selbstverständlich kann auch ein weiterer Umlenkkanal vorgesehen sein, so dass die Abgase den Kühlbereich mehr als viermal durchströmen.insofar is the to be cooled Exhaust gas stream therefore passed at least four times through the cooling area of the housing, thereby reducing the cooling capacity the exhaust gas cooler, or the exhaust gas cooler for cooling recirculated exhaust gases is significantly increased. Of course, another can Be provided deflecting, so that the exhaust gases the cooling area flow through more than four times.
In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die jeweiligen Abschnitte des Umlenkkanals parallel zum einem zum Eintrittskühlkanal und zum anderen zum Austrittskühlkanal verlaufen. Der Umlenkkanal ist mit seinen jeweiligen Abschnitten in Hochrichtung des Abgaskühlers gesehen jeweils unterhalb des Eintrittskühlkanals bzw. des Austrittskühlkanals angeordnet. Selbstverständlich sind sowohl der Eintrittskühlkanal, der Austrittskühlkanals als auch zumindest die beiden Abschnitte des Umlenkkanals von Kühlmittel umströmt. Natürlich kann jeweils endseitig, also im endseitigen Umlenkbereich ebenfalls eine Kühlmittelströmung vorgesehen sein.In a preferred embodiment, it is provided that the respective sections of the Umlenkkanals parallel to a to the inlet cooling channel and to the other to the exit cooling channel. The deflection channel, with its respective sections seen in the vertical direction of the exhaust gas cooler, is arranged in each case below the inlet cooling channel or the outlet cooling channel. Of course, both the inlet cooling channel, the outlet cooling channel and at least the two sections of the deflection channel are surrounded by coolant. Of course, in each case at the end, ie in the end-side deflection region, a coolant flow may also be provided.
Um zu vermeiden, dass der Abgasstrom aus dem Umlenkbereich in den Bypass gelangen kann, ist vorteilhaft das Trennmittel vorgesehen. Das Trennmittel ist bevorzugt als Trennwand ausgeführt, welche in Hochrichtung des Abgaskühlers gesehen zwischen dem Bypasskanal und dem Umlenkbereich angeordnet ist. Die Trennwand erstreckt sich vorzugsweise in Querrichtung gesehen über die gesamte Breite des Gehäuses von dem Abgaseintrittsbereich in Richtung zum Abgasaustrittsbereich.Around To avoid the exhaust gas flow from the deflection area into the bypass can reach, the release agent is advantageously provided. The release agent is preferably designed as a partition, which in the vertical direction of the exhaust gas cooler Seen between the bypass channel and the deflection arranged is. The partition preferably extends transversely as seen across the entire width of the housing from the exhaust gas inlet region in the direction of the exhaust gas outlet region.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Stellelement sowohl im Bypass als auch im Umlenkbereich angeordnet ist, also vorteilhaft als Doppelklappenelement ausgeführt ist. Das Stellelement ist dabei zweckmäßig mit zwei Klappenelementen ausgeführt, welche an einer gemeinsamen Klappenachse so angeordnet sind, dass der Umlenkbereich bei geschlossenem Bypasskanal geöffnet ist. Dies bewirkt einen Abgasstrom durch den Kühlbereich des Abgaskühlers. Andererseits ist der Umlenkbereich bei geöffnetem Bypasskanal mittels des Klappenelementes geschlossen, so dass die Abgase nur durch den Bypasskanal und nicht durch den Kühlbereich strömen können. Die Klappenelemente sind dabei günstiger Weise mit ihren Anströmflächen jeweils um 90° versetzt an der gemeinsamen Klappenachse angeordnet.In advantageous embodiment is provided that the actuating element is arranged in the bypass as well as in the deflection, so is advantageously designed as a double flap element. The actuator is it useful with two flap elements executed, which are arranged on a common flap axis so that the deflection is open when the bypass channel is closed. This causes an exhaust gas flow through the cooling area of the exhaust gas cooler. on the other hand is the deflection area with open Bypass channel closed by means of the flap element, so that the Exhaust gases only through the bypass channel and not through the cooling area stream can. The flap elements are cheaper Way with their inflow surfaces respectively offset by 90 ° arranged on the common flap axis.
In einer weiter möglichen Ausgestaltung kann das in dem Umlenkbereich angeordnete Klappenelement entfallen. Hierbei ist das Stellelement lediglich in dem Bypasskanal angeordnet, also als Einfachklappenelement ausgeführt, so dass eine Abgasströmung durch den Kühlbereich bei geöffnetem Bypasskanal verhindert ist. Andererseits wird bei geschlossenem Bypasskanal eine Abgasströmung durch den Kühlbereich erreicht.In another possible Design can be arranged in the deflection flap element omitted. Here, the actuator is only in the bypass channel arranged, so designed as a single flap element, so that an exhaust gas flow through the cooling area when open Bypass channel is prevented. On the other hand, when closed Bypass duct an exhaust gas flow through the cooling area reached.
Das Stellelement bzw. dessen Klappenelement kann kreisförmig oder auch viereckig ausgeführt sein, ohne die möglichen Ausgestaltungen hierauf zu beschränken. Bei der beispielhaften kreisförmigen Ausgestaltung ist es zweckmäßig, wenn die Klappenachse mittig durch das Klappenelement verläuft. Das Klappenelement kann dabei so verschwenkt werden, dass ein Durchgang im Bypasskanal geöffnet oder geschlossen ist. Selbstverständlich wird das optional in dem Umlenkbereich angeordnete Klappenelement entsprechend verschwenkt. Der Durchgang sowohl im Bypasskanal als auch im Umlenkbereich weist dabei günstiger Weise eine an das Klappenelement angepasste Dichtwand auf, an welche sich das Klappenelement in geschlossener Position hinreichend dicht anlegt.The Control element or its flap element can be circular or also square be without the possible To limit embodiments thereof. In the exemplary circular Design, it is useful if the flap axis extends centrally through the flap element. The Flap element can be pivoted so that a passage opened in the bypass channel or closed. Of course this will be optional in The deflecting region arranged flap element pivots accordingly. The passage has both in the bypass channel and in the deflection area cheaper Manner adapted to the flap element sealing wall, to which the flap element in the closed position sufficiently tight invests.
Bei der beispielhaften viereckigen Ausgestaltung kann die Klappenachse außermittig installieren werden. Die Klappenachse kann dabei entweder kühlbereichsseitig oder dazu gegenüberliegend an einem äußeren Rand des Klappenelementes angeordnet sein, so dass die gesamte Anströmfläche des Klappenelementes aus dem jeweiligen Durchgang heraus- oder in diesen dichtend hineingeschwenkt werden kann. Selbstverständlich kann die Klappenachse auch mittig durch das Klappenelement verlaufen, wobei ein mittiger Verlauf dahingehend vorteilhaft ist, als das Klappenelement ausgeglichen ist, also jeweils beidseitig der Klappenachse gleichmäßig angeströmt wird.at the exemplary quadrangular configuration, the flap axis eccentrically be installed. The flap axis can either cooling area side or opposite on an outer edge be arranged of the flap element, so that the entire inflow surface of the flap element out of the respective passage out or be pivoted into this sealing can. Of course the flap axis can also run centrally through the flap element, wherein a central course is advantageous in that Flap element is balanced, so in each case on both sides of the valve axis is flowed evenly.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the schematic drawings illustrated embodiments explained in more detail. It demonstrate:
In
dem Abgaseintrittsbereich
In
In
dem Gehäuse
Ist
das Stellelement
Der
Kühlbereich
Wie
der
Genauer
gesagt strömen
die Abgase über den
Abgaseintrittsbereich
Das
Trennmittel
In
dem in
Die
jeweiligen Klappenelemente
Im
Unterschied zu dem in
In
dem Ausführungsbeispiel
zu
- 11
- Abgaskühlerexhaust gas cooler
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- EintrittsstirnseiteInlet end side
- 44
- AustrittstirnseiteOutlet end side
- 55
- AbgaseintrittbereichExhaust gas inlet region
- 66
- Stellelementactuator
- 77
- Bypasskanalbypass channel
- 88th
- Kühlbereichcooling area
- 99
- AbgaskühlkanalExhaust cooling channel
- 1010
- AbgasaustrittsbereichExhaust outlet area
- 1111
- Achseaxis
- 1212
- Abgaskühlerexhaust gas cooler
- 1313
- Gehäusecasing
- 1414
- Abgaskühlerexhaust gas cooler
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- Bypasskanalbypass channel
- 1717
- Kühlbereichcooling area
- 1818
- AbgaskühlkanalExhaust cooling channel
- 1919
- Frontseitefront
- 2020
- Endseiteend side
- 2121
- AbgaseintrittsbereichExhaust gas inlet region
- 2222
- AbgasaustrittsbereichExhaust outlet area
- 2323
- Stellelementactuator
- 2424
- Abgasstromexhaust gas flow
- 2525
- EintrittskühlkanalAdmission cooling channel
- 2626
- Umlenkkanaldiversion channel
- 2727
- AustrittskühlkanalOutlet cooling channel
- 2828
- Trennmittelrelease agent
- 2929
- Umlenkbereichdeflection
- 3030
-
erster
Abschnitt v.
26 first section v.26 - 3131
-
zweiter
Abschnitt v.
26 second section v.26 - 3232
- DoppelklappenelementDouble flap element
- 3333
- Klappenelementflap element
- 3434
- Klappenelementflap element
- 3535
- Klappenachsedamper shaft
- 3636
- Anströmflächenleading faces
- 3737
- Dichtwandcut-off wall
- 3838
- EinfachklappenelementSimple flap element
- 3939
- Klappenachsedamper shaft
- 4040
- EinfachklappenelementSimple flap element
- 4141
- Klappenachsedamper shaft
- 4242
- Kühlrohrecooling pipes
- 4343
-
Strömungspfeil
bei
20 nach untenFlow arrow at20 downward - 4444
-
Strömungspfeil
bei
20 nach obenFlow arrow at20 up
Claims (6)
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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